高职毕业生毕业设计（论文）数控机床的维护与保养.doc

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1、*#$#学院高职毕业生毕业设计（论文）课题名称 数控机床的维护与保养 专业 班级 学号 姓名 指导教师 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目 数控机床的维护与保养 专业： 数控技术 姓名： * 毕业设计（论文）工作起止时间：2010年12月6日至2011年1月8日毕业设计（论文）的内容：1、我国数控系统的发展史； 2、数控机床几何精度的检测； 3、合理地使用数控机床； 4、数控机床的常见故障与分析； 5、常见故障的排除方法； 6、维修中应注意的事项； 7、数控机床电气、液压和冷却润滑系统的保养； 8、参考文献； 指导教师（签名）： 系主任（签名）： 2010年10月8日引言近年来,数控机

2、床大量用于制造业中,成为企业生产的关键设备,带来很大的效益;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点,也使数控机床维护保养工作要求较高,出现的故障种类增多,诊断较为困难。一，我国数控系统的发展史 1.我国从1958年起，由一批科研院所，高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发。由于受到当时国产电子元器件水平低，部门经济等的制约，未能取得较大的发展。 2.在改革开放后，我国数控技术才逐步取得实质性的发展。经过“六五(81-85年)的引进国外技术，“七五”(86-90年)的消化吸收和“八五”(91一-95年)国家组织的科技攻关，才使得我国的数控技术有了质的飞跃，当时通过国家攻关验收和鉴

3、定的产品包括北京珠峰公司的中华I型，华中数控公司的华中I型和沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天I型，以及其他通过“国家机床质量监督测试中心”测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。 3.我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50%，库存超过4个月。从1 9 9 5年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很

4、大的促进作用，尤其是在1 9 9 9年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。二、数控机床几何精度的检测 数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削精度。另一方面，数控机床各项性能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使用。因此，数控机床精度检验对初始使用的数控机床及维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。 精度检测内容主要包括数控机床的几何精度、定位精度和切削精度。数控机床的几何精度检验，又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。目前，检测机床几何精度的常用检测工具有精密水

5、平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度检验棒及刚性好的千分表杆等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级，否则测量的结果将是不可信的。每项几何精度的具体检测方法可按照GBT 2194822008“数控升降台铣床检验条件”、GBT 1840092007“加工中心检验条件”等有关标准的要求进行，亦可按机床出厂时的几何精度检测项目要求进行。机床几何精度的检测必须在机床精调后依次完成，不允许调整一项检测一项，因为几何精度有些项目是相互关联相互影响的。数控机床几何精度的检查在几何精度检测中必须对机床地基有严格要求，应当在地基及地脚螺栓的固定混凝土完全固化后再进行。精调时应把

6、机床的主床身调到较精确的水平面以后，再精调其他几何精度。有一些几何精度项目是互相联系的，例如在立式加工中心检测中，如发现y轴上数控机床和Z轴方向移动的相互垂直度误差较大，则可以适当调整立柱底部床身的地脚垫铁，使立柱适当前倾或后仰，减小该项误差。但这样也会改变主轴回转轴心线对工作台面的垂直度误差。因此，对各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成，不允许检测一项调整一项，否则会造成由于调整后一项几何精度而把已检测合格的前一项精度调成不合格 机床几何精度检测应在机床稍有预热的条件下进行，所以机床通电后各移动坐标应往复运动几次，主轴也应按中速回转几分钟后才能进行检测， 以普通立式加工中心为例，该机床的几

7、何精度检测内容如下：工作台面的平面度；各坐标方向移动的相互垂直度； X坐标方向移动时工作台面的平行度； y坐标方向移动时工作台面的平行度； X坐标方向移动时工作台面数控机床T形槽侧面的平摇臂钻床行度； 主轴的轴向窜动； 主轴孔的径向跳动； 主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度； 主轴回转轴心线对工作台面的垂直度； 主轴箱在Z坐标方向移动时的直线度等。 二、普通卧式加工中心几何精度检测内容与立式加工中心几何精度检测内容大致相似，仅多几项与平面转台有关的几何精度。 数控机床定位精度，是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所能达到的位置精度。数控机床的定位精度又可以理解为机床的运动精度。普通机床

8、由手动进给，定位精度主要决定于读数误差，而数控机床的移动是靠数字程序指令实现的，故定位精度决定于数控系统和机械传动误差。机床各运动部件的运动是在数控装置的控制下完成的，各运动部件所能达到的精度直接反映加工零件所能达到的精度，所以，定位精度是一项很重要的检测内容。定位精度主要检测以下内容： 各直线运动轴的定位精度和重复定位精度； 直线运动各轴机械原点的复归精度； 直线运动各轴的反向误差； 回转运动(回转工作台)的定位精度和重复数控机床定位精度； 回转运动的反向误差； 回转轴原点的复归精度。测量直线运动的检测工具有：测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜和双频激光干涉仪等。回转运动检测工具有

9、：360齿精确分度的标准转台或角度多面体、高精度圆光栅及平行光管等。三、切削精度的检验机床的切削精度，又称动态精度，是一项综合精度，它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，同时还包括了试件的材料、环境温度、数控机床刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。为了反映机床的真实精度，要尽量排除其他因素的影响。切削试件时可参照GBT 209592007“精加工试件精度检验”规定的有关条文的要求进行，或按机床厂规定的条件，如试件材料、刀具技术要求、主轴转速、背吃刀量、进绐速度、环境温度以及切削前的机床空运转时间等。切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件精度检验两种。被切削加

10、工试件的材料除特殊要求外，一般都采用一级铸铁，使用硬质合金刀具按标准的切削用量切削。 对于普通立式加工中心来说，其主要单项加工有以下几项： 镗孔精度；端面铣刀铣削平面的精度； 镗孔的孔距精度和孔径分散度； 直线铣削精度； 斜线铣精度； 圆弧铣削精度。对于普通卧式加工中心，摇臂钻床则还应增加数控机床以下几个项目： 箱体掉头镗孔同轴度；水平转台回转90铣四方加工精度。三、合理地使用数控机床数控机床的工作场地选择(1)避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室温20左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有

11、空调的房间中使用。(2)要避免有腐蚀气体的场所。因腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成元件短路,影响机床的正常运行。(3)要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。(4)要远离强电磁干扰源,使机床工作稳定。数控机床的电源数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置,以减少供电品质差的影响,为数控系统的正常运行提供有力保证。手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序,简单易行。当工件比较复杂时(如凸轮或多维空间曲面等),手工编程周期长(数天或数周

12、)、精度差、易出错。因此,快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节;为此,有条件的用户最好配置必要的自动编程系统,提高编程效率。为了充分发挥数控机床的加工能力,必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价,因此,有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。加工前要审查工件的数控加工工艺性,应重视生产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等)以缩短生产准备时间,充分提高数控机床的使

13、用效率。合理安排适合在数控机床加工的各种工件,安排好数控机床加工运转所需的节拍。建立一支高水平的维修队伍,保存好设备的完整 四、数控机床的常见故障与分析故障发生的阶段故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。发生故障具有相同的规律,一般分为三个区域:1)初期运行区,故障率较高,故障曲线呈上升趋势,此区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。2)正常运行区,此时故障曲线趋近水平,故障率低,此区故障一般是由操作和维护不良造成的偶发事故。3)衰老区,此区故障率大,故障曲线上升快,主要原因是运行过久、机件老化和磨损过度造成的。故障的分类 按结构分为机械和电气两类;按故障源分为机械故障和控制故障两

14、类;就其数控系统而言分为硬件故障、软件故障、干扰故障三类。要判断是机械方面故障还是控制系统故障,其分析方法是:先检查控制系统,看程序能否正常运行,显示和其它功能键是否正常,有无报警现象等;再检查电机和检测元件,是否能正常运转,有无间歇或抖动现象,有无定位不准等问题。如果没有上述问题,则可初步判断故障原因在机械方面,着重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电,用手动并配合打表检查机器。1、位置环。这使数控系统发出控制指令,并与位置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的关键环节;它有很高的工作频度,并与外设相联接,容易发生故障。常见的故障有:位控环报警:可能是测量回路开路,测量系统损坏,位

15、控单元内部损坏。不发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故障,测量元件损坏。测量元件故障,一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警,可能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。2、伺服驱动系统。它与电源电网、机械系统等相关联,工作中一直处于频繁的启动和运行状态,也是故障多发部位。其主要故障有:系统损坏。一般由网络电压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好,会给机床带来电压超限,尤其是瞬间超限,若无专门的电压监控仪,则很难测到。在查找故障原因时,要加以注意,还有一些是由于特殊原因造成的损坏。加工时工件表面达不到要求,走圆弧插补轴换向时出现凸台,电机低速爬行或振动,这类故障一

16、般是由于伺服系统调整不当,各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起,解决办法是进行最佳化调节。保险烧断,或电机过热,以至烧坏,这类故障一般是机械负载过大或卡死。3、电源部分。电源失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问题较少,在设计方面的因素考虑的不多;但在中国由于电源波动较大、质量差,还隐藏有高频脉冲类的干扰,加上人为的因素(如突然拉闸断电等),这些原因可造成电源故障失控或损坏。再者,数控系统部分运行数据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内,系统断电后依靠电源的后备蓄电池或锂电池保持。因而,停机时间比较长,拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失,使系

17、统不能运行。4、可编程序控制器逻辑接口。数控系统的逻辑控制(如刀库管理,液压启动等),主要由PLC实现,必须采集各控制点的状态信息(如断电器,伺服阀,指示灯等),它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,变化频繁,发生故障的可能性较多,故障类型较多。5、其它。由于环境条件,例如干扰,温度,湿度超过允许范围,操作不当,参数设定不当,都可能造成停机或故障。不按操作规程拔插线路板,或无静电防护措施等,也可能造成停机故障甚至毁坏系统。五、常见故障的排除方法(1)初始化复位法。一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次清除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造

18、成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录;若初始化后故障仍无排除,则需进行硬件诊断。(2)参数更改、程序更正法。系统参数是系统功能的依据,参数设定有误可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,确保正常运行。(3)调节、最佳化调整法。调节简单易行的办法,可通过对电位计的调节,修正系统故障。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间,可使伺服系统达到既有较高的动态响应特性,又不发生振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,先正向调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震荡即

19、可。(4)备件替换法。采用好的备件替换诊断出的坏线路板,并做相应的初始化启动,使床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,以改善电源波动。对于高频干扰可用电容滤波法,通过这些预防性措施可减少电源板的故障。(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中属于设计缺陷造成的偶然故障,可以不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员,以此做为故障排除的依据,有利于正确彻底地排除故障。础上已设计了一套新型应力应变测试系统,该系统集数据采集和处理功能于一体,减少了中间环节,操作更便捷、更简单且测试结果更

20、精确。六、维修中应注意的事项 （1）从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。 （2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。 （3）测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。 （4）线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开

21、绝缘层。 （5）不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。 （6）不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。 （7）拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。 （8）更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。 （9）记录

22、线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。 （10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。 最后，我觉得：维修不可墨守陈规，生搬理论的东西，一定要结合当时当地的实际情况，开阔思路，逐步分析，逐个排除，直至找到真正的故障原因。 综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来的CNC系统将会使机械更好

23、用，更便宜。 七、数控机床电气、液压和冷却润滑系统的保养电气系统的保养清除电气柜内的积灰，保持电路板、电气元件表面干净。由于环境温度过高，数控柜内一般都要加装空调装置。安装空调后，数控系统的可靠性有明显的提高。机床周围电器检查机床各部件之间连接导线、电缆不得被腐蚀与破损，发现隐患后及时处理，以防止短路、断路。紧固好接线端子和电器元件上的压线螺钉，使接线头牢固可靠。机床电源检查数控系统供电是否正常，电压波动是否在允许范围之内，整个数控电气系统接地是否良好可靠。接地可靠是系统防止干扰、工作可靠的保证。例如：一台美国AB的1040米数控车铣床在调试过程中发现，机床通讯经常突然中断很异常，通过检查发现

24、电控框屏蔽层接地不好，使程序信号受干扰引起失真，是导致上述问题的原因，将电缆屏蔽层、机床配电柜元器件良好接地后故障排除。液压系统的保养要定期对油箱内的油液进行更换，且有时机床油号的选择也要由工作现场的环境温度，油路系统不同而定。定期检查更换密封件，清洗油箱和管路，防止液压系统泄漏。检查系统的噪声、振动、压力、温度等是否正常，将故障排除在萌芽状态。冷却润滑系统保养检查导轨润滑油箱的油量，润滑油泵是否能定时启动、停止。定期检查油泵、清洗过滤器、油箱、更换润滑油。如切削液太脏，应清洗切削液箱、更换切削液。在使用过程中，因此，要求除了掌握数控机床的性能及精心操作外，还要注意消除各种不利的影响因素。应该

25、强调的是，虽然数控机床的系统种类繁多，但是各类数控机床的保养方法基本相同。只要操作者与维修人员做到认真操作，精心维护，就可以及时发现和消除隐患，减少维修费用，从而保证了数控机床更长时间安全可靠的运行，切实贯彻了设备管理以防为主的主导思想，从而有效的保证和提高了企业的经济效益。八、参考文献 【1】马哓青.冲击动力学M.北京:北京理工大学出版社,1992.【2】邱先念，数控机床故障诊断及维修J，设备管理与维修，2003【3】王超，数控机床的电器故障诊断及维修J，芜湖职业技术学院学报，2003【4】王刚，数控机床维修几例J，机械工人冷加工，2005【5】李宏慧、谢小正、沙成梅，浅谈数控机床故障排除的

26、一般方法J，甘肃科技，2004【6】张耀宗.机械加工实用手册编写组.机械工业出版社，1997 毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义数控机床是高精度自动化装备,价格昂贵,为了保证机床长期安全平稳运行,发挥更大效益,需要注重数控机床的维护保养方法和易出现的故障及排除方法。近年来,数控机床大量用于制造业中,成为企业生产的关键设备,带来很大的效益;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点,也使数控机床维护保养工作要求较高,出现的故障种类增多,诊断较为困难。数控机床作为一种高精度自动化设备，其能否安全可靠运行，在很大程度上取决于机床的正确使用和日常维护，为了保证机床长期安全平稳运行，降低维

27、修费用，及时发现和消除隐患，从而提高企业的经济效益。二、课题设计（论文）提纲1、我国数控系统的发展史； 2、数控机床几何精度的检测； 3、合理地使用数控机床； 4、数控机床的常见故障与分析； 5、常见故障的排除方法； 6、维修中应注意的事项； 7、数控机床电气、液压和冷却润滑系统的保养； 8、参考文献； 三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排第一周：依照毕业设计任务书查找工艺编制基础知识和相关资料，认真阅读第二周：继续查找阅读基础知识、相关资料。第三周：通过阅读基础知识，认真了解各种机床的加工精度特点，了解各种工具、量具的选用和加工余量的选择第四周：根据相关资料制定工艺、工时及所考虑必要工装

28、第五周：编写毕业论文并准备答辩第六周：毕业设计（论文）答辩四、课题设计（论文）参考文献；【1】马哓青.冲击动力学M.北京:北京理工大学出版社,1992.【2】邱先念，数控机床故障诊断及维修J，设备管理与维修，2003【3】王超，数控机床的电器故障诊断及维修J，芜湖职业技术学院学报，2003【4】王刚，数控机床维修几例J，机械工人冷加工，2005【5】李宏慧、谢小正、沙成梅，浅谈数控机床故障排除的一般方法J，甘肃科技，2004【6】张耀宗.机械加工实用手册编写组.机械工业出版社，1997 毕业设计（论文）开题报告指导教师意见书系别：机械工程系 填表日期： 2011年 1月 8日学 生姓 名侯典贺

29、学号20082020140班级数控一班设计（论文）题目数空机床的维修与保养意见：指 导 教 师职 称工 作 单 位专业建设委员会审核意见： 专业建设委会主任签字： 年 月 日学生毕业论文正文要求：标题内容提要关键词正文参考文献附录毕业设计（论文）指导教师评审意见书系别：机械工程系 填表日期：2011 年 1 月 8日学生 姓名侯典贺学号20082020140班级数控一班设计（论文）题目数空机床的维修与保养意见：指 导 教 师职称工 作单 位毕业设计（论文）答辩委员会评语系别：机械工程系 填表日期： 2011年 1月 8日学生姓名侯典贺学号20082020140班级数控一班设计（论文）题目数空机床的维修与保养答辩成绩毕业设计（论文）答辩委员会评语毕业设计（论文）答辩委员会成员签字姓 名职 称工作单位签 字